[논문]자기조립단분자막을 이용한 양자점 발광다이오드의 전하 균형도 개선

박상욱; 정운호; 배예윤; 임재훈; 노정균

doi:10.7471/ikeee.2023.27.1.30

자기조립단분자막을 이용한 양자점 발광다이오드의 전하 균형도 개선
Improved charge balance in quantum dot light-emitting diodes using self-assembled monolayer 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.27 no.1, 2023년, pp.30 - 37

박상욱 (Dept. of Electrical Engineering, Pusan National University) , 정운호 (Dept. of Energy Science, Centre for Artificial Atoms, Sungkyunkwan University (SKKU)) , 배예윤 (Dept. of Electrical Engineering, Pusan National University) , 임재훈 (Dept. of Energy Science, Centre for Artificial Atoms, Sungkyunkwan University (SKKU)) , 노정균 (Dept. of Electrical Engineering, Pusan National University)

초록
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양자점 발광 다이오드(QD-LED)의 효율과 안정성 향상을 위해서 QD 발광층에 주입되는 전하의 균형을 이루는 것은 필수이다. 산화 아연(ZnO)은 최신 QD-LED에서 전자수송층(electron transport layer, ETL)을 구성하기 위해 가장 많이 사용되고 있으나, ZnO의 자발적인 전자 주입은 QD-LED의 성능을 크게 열화시키는 과도한 전자 주입을 유발한다. 본 연구에서는 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM) 처리를 통해 ZnO의 전자 주입 특성을 조절하여 QD-LED의 성능을 향상시켰다. 전하 균형도를 향상시킨 결과, SAM을 처리한 QD-LED는 SAM을 처리 안한 소자와 비교하여 내부 양자 효율(external quantum efficiency, EQE)이 25%, 최대 휘도는 200% 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To improve the efficiency and stability of colloidal quantum dot light-emitting diodes (QD-LEDs), it is essential to achieve charge balance within the QD emissive layer. Zinc oxide (ZnO) is widely used for constructing an electron transport layer in the state-of-the-art QD-LEDs, but spontaneous electron injection from ZnO often results in excessive electrons in QDs that significantly deteriorate the performance of QD-LEDs. In this study, we demonstrated the improved performance of QD-LEDs by modifying the electron injection property of ZnO with self-assembled monolayer (SAM)-treatment. As a result of improved charge balance, the external quantum efficiency and maximum luminance of QD-LEDs with SAM-treatment were improved by 25% and 200%, respectively, compared to the devices without SAM-treatment.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. (a) Device structure and chemical structure of ODPA. (b) Energy band diagram of the QD-LEDs with ODPA-treatment. 그림 1. (a) QD-LED 소자 구조와 ODPA의 화학적 구조 (b) ODPA 처리한 소자의 에너지 밴드 다이어그램
그림 Fig. 2. Water contact angles of (a) pristine and (b) ODPAtreated ZnO. The volume of the droplet is 1.0 μl. AFM images of (c) pristine and (d) ODPA-treated ZnO. The scale bars indicate 2 μm. 그림 2. (a) ODPA 처리 안한 ZnO 와 (b) ODPA 처리한 ZnO의 물 접촉각. (c) ODPA 처리 안한 ZnO와 (d) ODPA 처리한 ZnO의 AFM 사진
그림 Fig. 3. Comparison of EL characteristics of QD-LEDs with and without ODPA-treatment. (a) Current density-voltage-luminance, (b) EQE-luminance, and (c) current efficiency-current density characteristics of the QD-LEDs with and without ODPA-treatment (d) EL spectra of the devices measured at the current density of 54 mA cm^-2. The inset shows uniform surface emission in QD-LEDs with ODPA-treatment. 그림 3. 기존 ZnO와 ODPA 처리한 ZnO를 기반으로 한 QD-LED의 전계 구동 비교 (a) 전류 밀도-전압-휘도 그래프. (b) EQE-휘도 그래프. (c) 전류 효율-전류 밀도 그래프. (d) 전계발광 (EL) 스펙트럼 (at 54 mA cm^-2)과 ODPA 처리한 소자의 발광사진 (inset)
그림 Fig. 4. (a) Energy band diagram of the electron-only devices (EODs) based on pristine ZnO (left) and ODPA-treated ZnO (right). (b) Current densityvoltage characteristics of the EODs with and without ODPA-treatment. 그림 4. (a) 기존 ZnO (좌)와 ODPA 처리한 ZnO (우)를 이용한 EOD의 밴드 다이어그램. (b) EOD의 전류 밀도-전압 그래프
그림 Fig. 5. (a) Comparison of lifetime of the QD-LEDs with and without ODPA-treatment measured at the initial luminance of 1,000 cd m^-2. 그림 5. (a) ODPA 처리 안한 소자와 ODPA 4시간 처리한 소자의 수명 (초기 휘도 1,000 cd m^-2에서 측정)

참고문헌 (20)

C. B. Murray, D. J. Norris, and M. G. Bawendi,？"Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE(E sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites," J. Am. Chem. Soc.,？Vol.115, No.19, pp.8706-8715, 1993.？DOI: 10.1021/ja00072a025

상세보기
X. Peng, "An essay on synthetic chemistry of？colloidal nanocrystals," Nano Res., Vol.2, No.6,？pp.425-447, 2009.？DOI: 10.1007/s12274-009-9047-2

상세보기
W. K. Bae, S. Brovelli and V. I. Klimov,？"Spectroscopic insights into the performance of？quantum dot light-emitting diodes," MRS Bull.,？Vol.38, No.9, pp.721-730, 2013.？DOI: 10.1557/mrs.2013.182

상세보기
J. M. Pietryga, Y.-S. Park, J. Lim, A. F. Fidler,？W. K. Bae, S. Brovelli, and V. I. Klimov, "Spectroscopic？and device aspects of nanocrystal quantum dots,"？Chem. Rev., Vol.116, No.18, pp.10513-10622,？2016. DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00169

상세보기
M. Park, J. Roh, J. Lim, H. Lee, and D. Lee,？"Double Metal Oxide Electron Transport Layers for Colloidal Quantum Dot Light-Emitting Diodes,"？Nanomaterials, Vol.10, No.4, p.726, 2020.？DOI: 10.3390/nano10040726

상세보기
J. Roh, Y.-S. Park, J. Lim and V. I. Klimov,？"Optically pumped colloidal-quantum-dot lasing？in LED-like devices with an integrated optical？cavity," Nat. Commun., Vol.11, No.1, p.271, 2020.？DOI: 10.1038/s41467-019-14014-3

상세보기
H. Yu, D. Kim, J. Lee, S. Baek, J. Lee, R.？Singh, and F. So, "High-gain infrared-to-visible？upconversion light-emitting phototransistors," Nat.？Photonics, Vol.10, No.2, pp.129-134, 2016.？DOI: 10.1038/s41467-019-14014-3

상세보기
G. Shi, H. Wang, Y. Zhang, C. Cheng, T.？Zhai, B. Chen, X. Liu, R. Jono, X. Mao, Y. Liu, X.？Zhang, X. Ling, Y. Zhang, X. Meng, Y. Chen, S.？Duhm, L. Zhang, T. Li, L. Wang, S. Xiong, T.？Sagawa, T. Kubo, H. Segawa, Q. Shen, Z. Liu,？and W. Ma, "The effect of water on colloidal？quantum dot solar cells," Nat. Commun., Vol.12,？No.1, p.4381,

상세보기
W. K. Bae, Y.-S. Park, J. Lim, D. Lee, L. A.？Padilha, H. McDaniel, I. Robel, C. Lee, J. M.？Pietryga, and V. I. Klimov, "Controlling the influence？of auger recombination on the performance of？quantum-dot light-emitting diodes," Nature Communications, Vol.4, No.1, 2013.

상세보기
J. H. Chang, P. Park, H. Jung, B. G. Jeong,？D. Hahm, G. Nagamine, J. Ko, J. Cho, L. A.？Padilha, D. C. Lee, C. Lee, K. Char, and W. K.？Bae, "Unraveling the origin of operational？instability of quantum dot based light-emitting？diodes," ACS Nano, Vol.12, No.10, pp.10231-10239, 2018. DOI: 10.1021/acsnano.8b03386

상세보기
X. Dai, Z. Zhang, Y. Jin, Y. Niu, H. Cao, X.？Liang, L. Chen, J. Wang, and X. Peng, "Solution-processed, high-performance light-emitting diodes？based on quantum dots," Nature, Vol.515, No.7525,？pp.96-99, 2014.
H. Jin, H. Moon, W. Lee, H. Hwangbo, S. H.？Yong, H. K. Chung, and H. Chae, "Charge？balance control of quantum dot light emitting？diodes with atomic layer deposited aluminum？oxide interlayers," RSC Adv., Vol.9, No.21, pp.？11634-11640, 2019. DOI: 10.1039/C9RA00145J

상세보기
Z. Zhang, Y. Ye, C. Pu, Y. Deng, X. Dai, X.？Chen, D. Chen, X. Zheng, Y. Gao, and W. Fang,？"High-performance, solution-processed, and insulating-layer-free light-emitting diodes based on？colloidal quantum dots," Adv. Mater., Vol.30,？No.28, pp.1801387, 2018.？DOI: 10.1002/adma.201801387

상세보기
J. Lim, Y.-S. Park, K. Wu, H. J. Yun and V.？I. Klimov, "Droop-free colloidal quantum dot？light-emitting diodes," Nano Lett., Vol.18, No.10,？pp.6645-6653, 2018.？DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03457

상세보기
J. Lin, X. Dai, X. Liang, D. Chen, X. Zheng,？Y. Li, Y. Deng, H. Du, Y. Ye, D. Chen, C. Lin, L.？Ma, Q. Bao, H. Zhang, L. Wang, X. Peng, and Y.？Jin, "High-performance quantum-dot light-emitting？diodes using NIO x hole-injection layers with a high？and stable work function," Advanced Functional？Materials, Vol.30, No.5, p.1907265, 2019.？DOI: 10.1002/adfm.201907265

상세보기
L. Li, Y. Luo, Q. Wu, L. Wang, G. Jia, T.？Chen, C. Zhang, and X. Yang, "Efficient and？bright green INP quantum dot light-emitting？diodes enabled by a self-assembled dipole interface？monolayer," Nanoscale, Vol.15, No.6, pp.2837-2842, 2023.
L. Z. Borg, D. Lee, J. Lim, W. K. Bae, M.？Park, S. Lee, C. Lee, K. Char, and R. Zentel,？"The effect of band gap alignment on the hole？transport from semiconducting block copolymers？to quantum dots," J. Mater. Chem. C, Vol.1,？No.9, p.1722, 2013.

상세보기
Y. Sun, J. H. Seo, C. J. Takacs, J. Seifter and？A. J. Heeger, "Inverted Polymer Solar Cells Integrated？with a Low-Temperature-Annealed Sol-Gel-Derived？ZnO Film as an Electron Transport Layer," Adv.？Mater., Vol.23, No.14, pp.1679-1683, 2011.？DOI: 10.1002/adma.201004301

상세보기
J. Xu, L. Wang, X. Zhao, Y. Shi, Y. Shi and？T. Liu, "High-Performance Blue Quantum Dot？Light Emitting Diode via Solvent Optimization Strategy for ZnO Nanoparticles," Nanomaterials,？Vol.11, No.4, p.959, 2021.？DOI: 10.3390/nano11040959

상세보기
D. K. Schwartz, "Mechanisms and kinetics of？self-assembled monolayer formation," Annu. Rev.？Phys. Chem., Vol.52, p.107, 2001.？DOI: 10.1146/annurev.physchem.52.1.107

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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